Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Способы представления данных в информационных система.

Содержание:

Введение

Информационные системы имеют главную свою цель – это своевременное предоставление пользователям необходимой информации, то есть для удовлетворения конкретных информационных потребностей в контексте определённой предметной области, при этом всегда результатом функционирования различных информационных систем является информационная продукция – документы, информационные массивы, базы данных и информационные услуги.

Понятие информационной системы интерпретируют по-разному, в зависимости от контекста: настольные, или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере; распределённые ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам; файл-серверные ИС; клиент-серверные ИС; автоматизированные: информационные системы, в которых автоматизация может быть неполной; автоматические: информационные системы, в которых автоматизация является полной, то есть вмешательство персонала не требуется или требуется только эпизодически; информационно-справочные, или информационно-поисковые ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью системы является поиск и выдача информации в удобном виде; ИС обработки данных, или решающие ИС, в которых данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам. К таким системам в первую очередь относят автоматизированные системы управления и системы поддержки принятия решений.

В автоматизированных информационных системах выделяют: структурную (преобразующую) информацию объектов системы, заключённую в структурах системы, её элементов управления, алгоритмов и программ переработки информации; содержательную (специальную, главным образом осведомляющую, измерительную и управляющую, а также научно-техническую, технологическую и др.) информацию, извлекаемую из информационных массивов (сообщений, команд и т.п.) относительно индивидуальной модели предметной области получателя (человека, подсистемы) и др.

Способы представления данных в информационных системах на современном этапе развития довольно разнообразны и требуют системного их рассмотрения.

Изучением способы представления данных в информационных системах занимались такие ученые как: К.В. Ахтырченко [1], С.С. Бежитский [3], А.В. Демина [7], М.Р. Когаловский [8], Л.В. Найханова [9], Э.М. Таненбаум [10] и др.

Все выше изложенное и определяет актуальность данной темы курсовой работы.

Цель курсовой работы: рассмотреть способы представления данных в информационных системах.

Объект исследования: информационные системы.

Предмет исследования: способы представления данных в информационных системах.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  1. Раскрыть информационные системы: сущность, основные понятия, структура и принципы построения.
  2. Рассмотреть классификацию информационных систем.
  3. Изучить виды и формы представления информации в информационных системах.
  4. Изучить особенности представления информации в информационных системах на базе ЭВМ, кодирование информации.

Структура и объем курсовой работы: работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы. Полный объем курсовой работы составляет 34 страниц.

1.Информационные системы. Структура и классификация информационных систем

1.1.Информационные системы: сущность, основные понятия, структура и принципы построения.

Информационная система (ИС) – это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации для достижения цели управления. В современных условиях основным техническим средством обработки информации является персональный компьютер. Большинство современных информационных систем преобразуют не информацию, а данные. Поэтому часто их называют системами обработки данных [4, c. 49].

Информационная система предназначена для своевременного обеспечения надлежащих людей надлежащей информацией, то есть для удовлетворения конкретных информационных потребностей в рамках определённой предметной области, при этом результатом функционирования информационных систем является информационная продукция – документы, информационные массивы, базы данных и информационные услуги.

Понятие информационной системы разные источники по-разному, в зависимости от контекста.

Достаточно широкий смысл информационной системы подразумевает, что ее неотъемлемыми составляющими являются данные, техническое и программное обеспечение, а также персонал и организационные мероприятия. Широко раскрывает понятие «информационной системы» федеральный закон Российской Федерации «Об информации, информационных технологиях и о защите информации», подразумевая под информационной системой совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих её обработку информационных технологий и технических средств.

Среди российских ученых в области информатики наиболее широкое определение ИС дает М. Р. Когаловский, по мнению которого в понятие информационной системы помимо данных, программ, аппаратного обеспечения и людских ресурсов следует также включать коммуникационное оборудование, лингвистические средства и информационные ресурсы, которые в совокупности образуют систему, обеспечивающую «поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей» [8, c. 78].

Более узкое понимание информационной системы ограничивает её состав данными, программами и аппаратным обеспечением. Интеграция этих компонентов дает возможность автоматизировать процессы управления информацией и целенаправленной деятельности конечных пользователей, направленной на получение, модификацию и хранение информации. Так, российский стандарт ГОСТ РВ 51987 подразумевает под ИС «автоматизированную систему, результатом функционирования которой является представление выходной информации для последующего использования». ГОСТ Р 53622-2009 использует термин информационно-вычислительная система для обозначения совокупности данных (или баз данных), систем управления базами данных и прикладных программ, функционирующих на вычислительных средствах как единое целое для решения определённых задач [8, c. 147].

В деятельности организации информационная система используется как программное обеспечение, реализующее деловую стратегию организации. При этом целью является создание и развертывание единой корпоративной информационной системы, удовлетворяющей информационные потребности всех сотрудников, служб и подразделений организации. Однако на практике создание такой всеобъемлющей информационной системы очень затруднено или даже невозможно, вследствие чего на предприятии обычно функционируют несколько различных систем, решающих отдельные группы задач: управление производством, финансово-хозяйственная деятельность, электронный документооборот и т. д. Часть задач часто «покрыта» одновременно несколькими информационными системами, часть задач – вовсе не автоматизирована. Такая ситуация получила название «лоскутной автоматизации» и является довольно типичной для многих предприятий.

Структуру информационных систем составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Функциональные подсистемы реализуют и поддерживают модели, методы и алгоритмы получения управляющей информации. Состав функциональных подсистем весьма разнообразен и зависит от предметной области использования информационной системы, специфики хозяйственной деятельности объекта, управления [12, c. 174].

В состав обеспечивающих подсистем обычно входят:

  • информационное обеспечение – методы и средства построения информационной базы системы, включающее системы классификации и кодирования информации, унифицированные системы документов, схемы информационных потоков, принципы и методы создания баз данных;
  • техническое обеспечение – комплекс технических средств, задействованных в технологическом процессе преобразования информации в системе. В первую очередь это вычислительные машины, периферийное оборудование, аппаратура и каналы передачи данных;
  • программное обеспечение включает в себя совокупность программ регулярного применения, необходимых для решения функциональных задач, и программ, позволяющих наиболее эффективно использовать вычислительную технику, обеспечивая пользователям наибольшие удобства в работе;
  • математическое обеспечение – совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых в системе;
  • лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств, используемых в системе с целью повышения качества ее разработки и облегчения общения человека с машиной [14, c. 231].

Организационные подсистемы по своему существу относятся также к обеспечивающим подсистемам, но направлены в первую очередь на обеспечение эффективной работы персонала, и по этой причине они могут быть выделены отдельно. К ним относятся:

  • кадровое обеспечение – состав специалистов, участвующих в создании и работе системы, штатное расписание и функциональные обязанности;
  • эргономическое обеспечение – совокупность методов и средств, используемых при разработке и функционировании информационной системы, создающих оптимальные условия для деятельности персонала, для быстрейшего освоения системы;
  • правовое обеспечение – совокупность правовых норм, регламентирующих создание и функционирование информационной системы, порядок получения, преобразования и использования информации;
  • организационное обеспечение – комплекс решений, регламентирующих процессы создания и функционирования как системы в целом, так и ее персонала [16, c. 176].

Важнейшими принципами построения наиболее эффективных информационных систем являются следующие.

Принцип интеграции, который заключается в том, что обрабатываемые данные, однажды введенные в систему, многократно используются для решения большого числа задач.

Принцип системности, который заключается в обработке данных в различных аспектах, чтобы получить информацию, необходимую для принятия решений на всех уровнях управления.

Принцип комплексности, который заключается в механизации и автоматизации процедур преобразования данных на всех этапах функционирования информационной системы [18, c. 192].

В заключение можно сделать вывод, что информационная система – система, предназначенная для хранения, поиска и обработки информации, и соответствующие организационные ресурсы (человеческие, технические, финансовые и т. д.), которые обеспечивают и распространяют информацию.

Структуру информационных систем составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Важнейшими принципами построения эффективных информационных систем являются следующие: принцип интеграции; принцип системности; принцип комплексности.

1.2.Классификации информационных систем.

Рассмотрим классификацию информационных систем:

I. Классификация по архитектуре:

1. По степени распределенности отличают:

  • настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;
  • распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

2. Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

  • файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);
  • клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер») [17, c. 47].

В файл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся только клиентские приложения.

В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

В двухзвенных (англ. two-tier) ИС всего два типа «звеньев»: сервер базы данных, на котором находятся БД и СУБД (back-end), и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения (front-end). Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.

В многозвенных (англ. multi-tier) ИС добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений (application servers). Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями. Типичный пример применения трёхзвенной архитектуры – современные веб-приложения, использующие базы данных. В таких приложениях помимо звена СУБД и клиентского звена, выполняющегося в веб-браузере, имеется как минимум одно промежуточное звено – веб-сервер с соответствующим серверным программным обеспечением.

II. Классификация по степени автоматизации:

По степени автоматизации ИС делятся на:

  • автоматизированные: информационные системы, в которых автоматизация может быть неполной (то есть требуется постоянное вмешательство персонала);
  • автоматические: информационные системы, в которых автоматизация является полной, то есть вмешательство персонала не требуется или требуется только эпизодически [15, c. 187].

Итак, по степени механизации процедур преобразования информации системы обработки данных подразделяются на системы ручной обработки, механизированные, автоматизированные и системы автоматической обработки данных.

«Ручные ИС» («без компьютера») существовать не могут, поскольку существующие определения предписывают обязательное наличие в составе ИС аппаратно-программных средств. Вследствие этого понятия «автоматизированная информационная система», «компьютерная информационная система» и просто «информационная система» являются синонимами.

III. Классификация по характеру обработки данных

По характеру обработки данных ИС делятся на:

  • информационно-справочные, или информационно-поисковые ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью системы является поиск и выдача информации в удобном виде;
  • ИС обработки данных, или решающие ИС, в которых данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам. К таким системам в первую очередь относят автоматизированные системы управления и системы поддержки принятия решений [13, c. 113].

IV. Классификация по сфере применения

Поскольку ИС создаются для удовлетворения информационных потребностей в рамках конкретной предметной области, то каждой предметной области (сфере применения) соответствует свой тип ИС. Перечислять все эти типы не имеет смысла, так как количество предметных областей велико, но можно указать в качестве примера следующие типы ИС:

  • Экономическая информационная система — информационная система, предназначенная для выполнения функций управления на предприятии.
  • Медицинская информационная система — информационная система, предназначенная для использования в лечебном или лечебно-профилактическом учреждении.
  • Географическая информационная система — информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных) [10, c. 436].

V. Классификация по охвату задач (масштабности):

  • Персональная ИС предназначена для решения некоторого круга задач одного человека.
  • Групповая ИС ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.
  • Корпоративная ИС автоматизирует все бизнес-процессы целого предприятия (организации) или их значительную часть, достигая их полной информационной согласованности, безызбыточности и прозрачности. Такие системы иногда называют информационными системами предприятия и системами комплексной автоматизации предприятия.

Информационные системы также классифицируются:

  • по функциональному назначению: производственные, коммерческие, финансовые, маркетинговые и др.;
  • по объектам управления: информационные системы автоматизированного проектирования, управления технологическими процессами, управления предприятием (офисом, фирмой, корпорацией, организацией) и т. п.;
  • по характеру использования результатной информации: информационно-поисковые, предназначенные для сбора, хранения и выдачи информации по запросу пользователя; информационно-советующие, предлагающие пользователю определенные рекомендации для принятия решений (системы поддержки принятия решений); информационно-управляющие, результатная информация которых непосредственно участвует в формировании управляющих воздействий [9, c. 61].

В заключение данной главы можно сделать вывод, что:

1. Информационная система – система, предназначенная для хранения, поиска и обработки информации, и соответствующие организационные ресурсы (человеческие, технические, финансовые и т. д.), которые обеспечивают и распространяют информацию.

Структуру информационных систем составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Важнейшими принципами построения эффективных информационных систем являются следующие: принцип интеграции; принцип системности; принцип комплексности.

2. Информационные системы классифицируются:

  • По архитектуре: настольные (desktop), или локальные ИС; распределённые (distributed) ИС; файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»); клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).
  • По степени автоматизации: автоматизированные; автоматические.
  • По характеру обработки данных: информационно-справочные; ИС обработки данных.
  • По сфере применения: экономическая; медицинская; медицинская.
  • По охвату задач: персональная; ИС групповая; ИС корпоративная ИС.

2.Представления данных в информационных системах

2.2.Виды и формы представления информации в информационных системах.

Все многообразие окружающей нас информации можно классифицировать по различным признакам. Так, по признаку «область возникновения» информацию, отражающую процессы, явления неодушевленной природы, называют элементарной, или механической, процессы животного и растительного мира – биологической, человеческого общества – социальной.

Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению можно разбить на три вида: личная, массовая и специальная.

Личная информация предназначается для конкретного человека, массовая для любого желающего ею пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.), а специальная – для применения узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики и т.п. [5, c. 263].

Информация может быть объективной и субъективной. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создаётся людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

В автоматизированных информационных системах выделяют:

  • структурную (преобразующую) информацию объектов системы, заключённую в структурах системы, её элементов управления, алгоритмов и программ переработки информации;
  • содержательную (специальную, главным образом осведомляющую, измерительную и управляющую, а также научно-техническую, технологическую и др.) информацию, извлекаемую из информационных массивов (сообщений, команд и т.п.) относительно индивидуальной модели предметной области получателя (человека, подсистемы) [2, c. 143].

Первая связана с качеством информационных процессов в системе, с внутренними технологическими эффектами, затратами на переработку информации. Вторая – как правило, с внешним целевым (материальным) эффектом.

Один из возможных вариантов классификации информации в автоматизированных системах подразделяется наследующие виды:

1. По отношению к объекту:

  • внутренняя информация;
  • внешняя информация.

Внутренняя информация – это релевантная информация о фирме, которая еще не была официально нигде опубликована. Применение такого рода информации при заключении сделок является противозаконным.

Внешняя информация предполагает огромное скопление данных, характеризующих государственные, социальные, экономические, общественные и экологические условия, оказывающие большое влияние на оценку рассматриваемого процесса в фирме [3, c. 83].

Данные сведения считаются многоцелевыми, поскольку совокупность накопленных данных может применяться в разных целевых назначениях.

2. По форме проявления в задачах управления:

  • осведомляющая информация;
  • преобразующая информация;
  • управляющая информация.

Например, к осведомляющей информации по охране труда можно отнести информацию, качественно и количественно характеризующую факторы, которые обеспечивают безопасность, и дающие возможность определить степень соответствия данных факторов нормативам.

Преобразующая информация взаимосвязана с видом преобразования и целью функционирования, и ее частным видом является расчетный алгоритм.

Одна из форм преобразующей информации известна под названием алгоритмов. При этом под алгоритмом подразумевается система формальных правил или предписаний, конкретно характеризующая ход решения задачи и приводящая к правильному результату при различных значениях переменных.

Управляющая информация интерфейса – информация, которой обмениваются логические объекты определенного уровня с целью координации их коллективной работы с применением логического соединения, поддерживаемого смежным нижним уровнем.

3. Связь с целью:

  • синтаксическая информация;
  • семантическая информация;
  • прагматическая информация.

Синтаксическая мера информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. На этом уровне объем данных в сообщении измеряется числом знаков в этом сообщении.

Семантическая информация – смысловой аспект информации, отображающий отношение между формой сообщения и его смысловым содержанием. Начиная с трудов Клода Шеннона, общепринято рассматривать, что представление информации формируется из 3-х аспектов: синтаксического, семантического и прагматического [8, c. 149].

Прагматический аспект информации – характеристика информации с точки зрения полезности, пригодности с целью решения задачи. При этом оценка может оказаться субъективной, отражая точку зрения получателя данных. В случае если адресат, несмотря на то и осознал поступившую информацию, но не счел ее полезной, важной, данное значит присутствие прагматического шума – подобная информация отсеивается.

4. По качеству проявления:

  • полезная информация;
  • бесполезная (пустая) информация;
  • дезинформация информация.

Полезная информация – это комплекс ответов на особо часто встречаемые вопросы, знание которых повышают осведомленность пользователей.

Бесполезная (пустая) информация – это информация, которая совершенно не соответствует запросу пользователя.

5. По содержанию источника информации:

  • информация о состоянии управляемого объекта;
  • информация о внешней среде;
  • информация о целях;
  • информация о других системах [1, c. 218].

В каждом процессе управления постоянно совершается взаимодействие 2-ух объектов – управляющего и контролируемого, которые соединены каналами прямой и обратной взаимосвязи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи – информация о состоянии управляемого объекта.

Главные свойства внешней среды – это взаимосвязанность факторов, сложность внешней среды, подвижность среды, неопределенность внешней среды. Взаимосвязанность факторов внешней среды – уровень силы, с которой изменение одного фактора воздействует на другие факторы.

Неопределенность внешней среды – соотношение между числом информации о среде, которой располагает организация, и уверенностью в правильности этой информации.

7. По полноте отображения:

  • полная информация;
  • неполная информация.

Полная информация – это любой объём информации по какому-то предмету, никак не имеющий внутренних противоречий, и конкретно описывающий установленную ситуацию с какой-то точки зрения. Полная информация необходима для принятия решений и совершения действий, опять же, в рамках определённой роли. В случае необходимости в принятии решения нет, в таком случае, возможно, иметь избыточную или недостаточную информацию, надеясь дополнить её в дальнейшем уже на новом уровне.

Отсутствие доступа ко всей возможной информации – это обычная ситуация при принятии, например, экономических решений. В принципе имеется неограниченный объем информации, которую можно было бы иметь; большинство из пользователей обладают лишь определенной ее частицей, и, только обладая всей информацией, мы можем сказать с определенностью, какие ее части существенны. Неполная информация обычно означает, что пользователь, принимающий определенное решение, не обладает некоторыми особыми частями информации, к которым имеют доступ другие пользователи.

8. По характеру генерирования:

  • объективная информация;
  • субъективная информация [11, c. 121].

Объективная информация – это данные, сущность которых не находится в зависимости, не связано с суждением, утверждением единичных персон, а носит общепризнанный характер, основано на независимых замерах, расчетах.

Субъективная информация – это чрезмерность, образующаяся в результате сопоставления свойств ранее приобретенной объективной информации со свойствами текущей объективной информации, полученной от объектов, имеющих аналогичные свойства.

9. В зависимости от вида носителя:

  • документальная информация;
  • акустическая (речевая) информация;
  • телекоммуникационная информация.

Документальная информация представляет собой содержание документа; информация, закрепленная с помощью какой-либо знаковой системы на материальном носителе (бумаге и др.).

Пол акустической понимается информация, носителем каковой считаются звуковые сигналы. В том случае, если источником информации считается человеческая речь, акустическая информация называется речевой.

Речевая информация возникает в ходе ведения разговоров, а также при работе систем звукоусиления и звуковоспроизведения. Носителем речевой информации являются акустические колебания (механические колебания частиц упругой среды, распространяющиеся от источника колебаний в окружающее пространство в виде волн различной длины) в диапазоне частот от 200 – 300 Гц до 4 – 6 кГц.

Телекоммуникационная информация – информация, которая поступает из телекоммуникационной сети.

Телекоммуникационная информация циркулирует в технических средствах обработки и сохранения информации, а также в каналах связи при её передаче. Носителем информации при её обработке техническими средствами и передаче по проводным каналам связи является электрический ток, а при передаче по радио- и оптическому каналам – электромагнитные волны [7, c. 72].

10. По отношению к элементу системы:

  • статическая информация;
  • динамическая информация.

Статическая информация – это информация, которая крайне редко изменяется с течением времени, создается, редактируется, дополняется и удаляется пользователями, обладающими правом на редактирование страниц, например, сайта, как правило, с поддержкой визуального редактора.

Динамическая информация – это информация, которая изменяется между двумя поочередными состояниями на протяжении короткого промежутка времени сравнительно с масштабом времени других процессов, при этом объекты данных, принадлежащие к динамической информации, имеются непродолжительно и должны заноситься в журнал событий.

11. По степени стабильности:

‒условно-постоянная информация;

‒переменная информация.

Условно-постоянная информация считается постоянной (практически неизменяемой), переменная (текущая) информация – динамической. В зависимости от периодичности возникновения и передачи переменная информация делится на регулярную, нерегулярную и экспресс-информацию.

Переменная информация – информация, которая меняется со временем.

12. По целям использования:

  • нормативная информация;
  • справочная информация;
  • плановая информация;
  • отчётная информация;
  • аналитическая информация;
  • оперативно-технологическая информация [8, c. 155].

Нормативная информация – это информация, которая дает ответ на вопрос «что делать?» в связи с определенно оцененными фактами жизни.

Нормативно-справочная информация в автоматизированных системах предполагает собой ядро единого информационного пространства компании, включающее в себя комплект справочников, словарей, классификаторов, стандартов, регламентов, используемых в работе компании.

Плановая информация – это комплекс данных о структуре запланированного объекта и тенденцию его развития. Она отображается в оперативных переменных и перспективных планах, а также в долгосрочных прогнозах развития компании.

Учетно-отчетная информация – это доля экономической информации и результат учетных операций, представляющий собой комплекс обобщений о фактах хозяйственной жизни единичного финансового субъекта на определенную дату.

Аналитическая информация – это информация, содержащаяся в отношении вероятности (или процента) к определенной базисной величине, например к средней вероятности по всей выборке. Аналитическими считаются кроме того стандартизированные величины в статистике и количество информации в теории информации.

13. По форме представления:

  • аналоговая информация;
  • дискретная информация.

Отличие между аналоговой информацией и цифровой в первую очередь в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая – дискретна.

При реализации информационных процессов передача информации (данных) от источника к приёмнику способна реализоваться с поддержкой какого-либо материального носителя (бумаги, магнитной ленты и т.п.) или физического процесса (звуковых или электромагнитных волн).

Источник информации может вырабатывать непрерывное сообщение (сигнал), в этом случае информация называется непрерывной, или дискретное – информация называется дискретной.

Например, сигналы, передаваемые по радио и телевидению, а также используемые в магнитной записи, имеют форму непрерывных, быстро изменяющихся во времени зависимостей. Такие сигналы называются непрерывными, или аналоговыми сигналами. В противоположность этому в телеграфии и вычислительной технике сигналы имеют импульсную форму и называются дискретными сигналами [12, c. 227].

Непрерывная и дискретная формы представления информации имеют особое значение при рассмотрении вопросов создания, хранения, передачи и обработки информации с помощью средств вычислительной техники.

В настоящее время во всех вычислительных машинах информация представляется с помощью электрических сигналов. При этом возможны две формы представления численного значения какой либо переменной, например:

  • в виде одного сигнала – например, электрического напряжения, которое сравнимо с величиной (аналогично ей). Например, при единицам на вход вычислительного устройства можно подать напряжение 2,003 В (масштаб представления 0,001 В/ед.) или 10,015 В (масштаб представления 0,005 В/ед);
  • в виде нескольких сигналов – нескольких импульсов напряжений, которые сравнимы с числом единиц В, числом десятков В, числом сотен в и т.д.

Первая форма представления информации (с помощью сходной величины В аналога) называется аналоговой, или непрерывной. Величины, представленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в определённом диапазоне. Количество значений, которые может принимать такая величина, бесконечно велико. Отсюда названия – непрерывная величина и непрерывная информация. Слово непрерывность отчётливо выделяет основное свойство таких величин – отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые может принимать данная аналоговая величина.

Вторая форма представления информации называется дискретной (с помощью набора напряжений, каждое из которых соответствует одной из цифр представляемой величины). Такие величины, принимающие не все возможные, а лишь вполне определённые значения, называются дискретными (прерывистыми). В отличие от непрерывной величины количество значений дискретной величины всегда будет конечным.

Сравнивая непрерывную и дискретную формы представления информации, нетрудно заметить, что при использовании непрерывной формы для создания вычислительной машины потребуется меньшее число устройств (каждая величина представляется одним, а не несколькими сигналами), но эти устройства будут сложнее (они должны различать значительно большее число состояний сигнала) [14, c. 152].

Непрерывная форма представления используется в аналоговых вычислительных машинах (АВМ). Эти машины предназначены в основном для решения задач, описываемых системами дифференциальных уравнений: исследования поведения подвижных объектов, моделирования процессов и систем, решения задач параметрической оптимизации и оптимального управления. Устройства для обработки непрерывных сигналов обладают более высоким быстродействием, они могут интегрировать сигнал, выполнять любое его функциональное преобразование и т.п. Однако из-за сложности технической реализации устройств выполнения логических операций с непрерывными сигналами, длительного хранения таких сигналов, их точного измерения АВМ не могут эффективно решать задачи, связанные с хранением и обработкой больших объёмов информации, которые легко решаются при использовании цифровой (дискретной) формы представления информации, реализуемой цифровыми электронными вычислительными машинами (ЭВМ).

В заключение можно сделать вывод, что представления данных в информационных системах многообразно. Все многообразие окружающей нас информации можно классифицировать по различным признакам. Информация может быть объективной и субъективной. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создаётся людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

Один из возможных вариантов классификации информации в автоматизированных системах подразделяется наследующие виды:

  • По отношению к объекту: внутренняя информация; внешняя информация.
  • По форме проявления в задачах управления: осведомляющая информация; преобразующая информация; управляющая информация.
  • Связь с целью: синтаксическая информация; семантическая информация; прагматическая информация.
  • По качеству проявления: полезная информация; бесполезная (пустая) информация; дезинформация информация.
  • По содержанию источника информации: информация о состоянии управляемого объекта; информация о внешней среде; информация о целях; информация о других системах и др.

2.2.Особенности представления информации в информационных системах на базе ЭВМ, кодирование информации.

Информация в ЭВМ записывается в форме цифрового двоичного кода, т. к. элементы из которых строится память, могут находиться в двух устойчивых состояниях 0 и 1. Двоичное кодирование используется для представления как числовой, так и текстовой, графической, звуковой информации. Форматы представления данных в памяти компьютера определяют диапазоны значений, которые эти данные могут принимать, скорость их обработки, объем памяти, который требуется для хранения этих данных.

В ЭВМ используются следующие формы представления данных:

  • числа с фиксированной точкой;
  • числа с плавающей точкой;
  • символы.

Числа с фиксированной точкой [8, c. 159].

Целые числа точно представляются в памяти компьютера и позволяют выполнять операции без погрешностей. Аппаратурой компьютеров поддерживается несколько форматов представления целых данных и множество операций над ними.

Целые числа в памяти компьютера всегда хранятся в формате с фиксированной точкой, что, безусловно, ограничивает диапазон чисел, с которыми может работать компьютер и требует учета особенностей организации арифметических действий в ограниченном числе разрядов. Рассмотрим подробнее это представление.

Все числа, которые находятся на хранении в памяти компьютера, занимают определенное число двоичных разрядов. Это количество определяется форматом числа. Обычно для представления целых чисел используют несколько форматов. В IBM-совместимых ПК поддерживается три формата: байт (8 разрядов), слово (16 разрядов), двойное слово (32 разряда). Целые числа вписываются в разрядную сетку, соответствующую формату. Для целых чисел разрядная сетка имеет вид (см. таблицу 2.1).

Таблица 2.1 Разрядная сетка для целых чисел [16, c. 181]

n-1

n-2

n-3

2

1

0

S

bn-2

bn-3

. . .

b2

b1

b0

Где в таблице 2.1:

bi – разряды двоичной записи целого числа;

S - разряд, отведенный для представления знака числа.

Для положительных чисел знак кодируется цифрой 0, а для отрицательных – цифрой 1 (прямой код). Разделитель между целой и дробной частью зафиксирован после b0, дробной части нет. N – количество двоичных разрядов в разрядной сетке. Если количество разрядов в сетке оказывается больше, чем количество цифр в числе, то старшие разряды заполняются нулями. Например, число 1110 = 10112 в формате байта (8 бит) запишется так (см. таблицу 2.2):

Таблица 2.2 Число 1110 = 10112 в формате байта (8 бит) [16, c. 182]

7

6

5

4

3

2

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

Для упрощения операций с отрицательными числами используются специальные (обратный и дополнительный) коды (см. выше).

Числа с плавающей точкой

Для представления вещественных чисел используется форма чисел с плавающей точкой. Такое представление основано на записи числа в экспоненциальном виде: число = мантисса  10p – нормальная форма. Нормальная форма представления чисел неоднозначна. Например, десятичное число 73,2810 можно представить 7,328  101 = 0,7328  102.

Для однозначности используется нормализованная форма, в которой положение точки всегда задается перед первой значащей цифрой мантиссы. При использовании такой формы часть разрядов используется для хранения порядка числа р, а остальные – разряды для хранения мантиссы (см. таблицу 2.3).

Таблица 2.3 Часть разрядов используется для хранения порядка числа р, а остальные – разряды для хранения мантиссы [16, c. 183]

n-1

n-2

. . .

m

m-1

. . .

0

Знак

Порядок

Мантисса

Порядок числа и его мантисса хранятся в двоичном коде. Точность вычислений зависит от длины мантиссы, а порядок числа определяет допустимый диапазон представления действительных чисел. В IBM-совместимых компьютерах используется три формата представления данных в форме с плавающей точкой (32 разряда, 64 разряда и 80 разрядов), позволяющие определить три диапазона для положительных вещественных чисел: от 1,510-45 до 3,41038, от 510-324 до 1,710308 и от 1,910-4951 до 1,1104932. Для представления положительных чисел в знаковый разряд записывается 0, а для отрицательных - 1. Порядок и мантисса записываются в разрядную сетку как целые числа.

Особенности представления вещественных чисел в памяти ПК определяет свойства машинных чисел: при переводе дробной части десятичного числа в формат с плавающей точкой происходит его округление до количества разрядов, определяемых длинной мантиссы. Ограниченная длина мантиссы приводит к погрешности при выполнении операций – лишние разряды отсекаются или происходит округление чисел.

Символы

Текстовые данные рассматриваются как последовательность отдельных символов, каждому из которых ставится в соответствие двоичный код некоторого неотрицательного целого числа. Существуют разные способы кодирования символов. Наиболее распространенной до последнего времени была кодировка ASCII (American Standard Code for International Interchange). При использовании этой кодировки для представления символа используется 1 байт (8 разрядов). Таким образом, имеется возможность закодировать 256 различных символов [7, c. 59].

Для отображения текстового документа с разбивкой его на строки, выравниванием и другими элементами форматирования, в него наряду с обычными символами включаются специальные (управляющие) символы.

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная от 128 до 255. Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, содержат управляющие коды. Они не выводятся на экран, но с их помощью можно управлять выводом других данных. С 32 по 127 код размещены символы английского алфавита, цифры, знаки арифметических операций и т. п. Расширенная часть системы кодирования ASCII содержит национальные системы кодирования, т. е. коды с 128 по 255 будут содержать русский алфавит, а также символы псевдографики.

ASCII позволяет закодировать только 256 символов, но в некоторых языках символов больше, поэтому разрабатываются другие коды. Наиболее перспективным является Unicode. В этом коде каждый символ состоит из 16 битов (2 байта), что позволяет кодировать 65536 различных символов. Для каждого алфавита определены свои кодовые позиции. Например, 0100-017F– европейские латинские символы , 0400-04FF– кириллица и т. д. Около 29000 позиций пока не заняты, но зарезервированы для использования. Таким образом, Unicode допускает обмен данными на разных языках, каждому коду соответствует единственный символ, коды для разных языков не пересекаются.

На Unicode построена ОС Windows NT. У Windows95-98 16-битное наследство, поэтому вся внутренняя работа в этой ОС построена на использовании ANS-строк (ANSII – American National Standard Institute), в которых символ записан в один байт. ANSI-текст (или текст ASCII) – это текст без форматирования (с ним работает приложение «Блокнот» вWindows 9x).

Если для представления информации в разных информационных системах используются разные кодировки, то данные, подготовленные в одной системе, не смогут быть использованы в другой [7, c. 62].

Кодирование графической информации

Способ кодирования графических изображений, отображаемых на экране, называют матричным. При этом экран рассматривается как двумерный массив отдельных точек (пикселов). Такой метод кодирования графической информации называется растровым. Для каждой точки рассматриваются ее линейные координаты и яркость, которые задаются в виде целых неотрицательных чисел. Общепринятым на сегодняшний день является представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета. Таким образом, для кодирования яркости любой точки будет достаточно одного байта, т. е. восьмиразрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G), синий (Blue, B). На практике считается, что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех цветов [11, c. 119].

Такая система кодирования называется системой RGB – по первым буквам основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (8 двоичных разрядов), то на кодирование одной точки придется затратить 24 разряда, при этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 миллионов различных цветов. Режим представления цветной графики с использованием 24 разрядов называется полноцветным (True Color) [11, c. 120].

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, т. е. цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов: голубой (Cyan, C), пурпурный (Magenta, M), желтый (Yellow, Y). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применить не только для основных цветов, но и для дополнительных, т. е. любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющих. Такой метод кодирования принят в полиграфии, но там используется еще и четвертая краска – черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами – CMYK. Для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом HighColor.

Кодирование звуковой информации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. Поэтому эти методы работы еще не стандартизированы. Многие фирмы разработали свои корпоративные стандарты. Можно выделить два основных направления:

1. Метод частотных модуляций FM (Frequency Modulation) основан на том, что практически любой звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т. е. кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т. е. являются аналоговыми. Чтобы закодировать звук, его надо дискретизировать. Этот процесс состоит в измерении и запоминании характеристик звуковой волны (амплитуды и периода) в виде двоичного кода. Он выполняется специальными устройствами, которые называют аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), несколько десятков тысяч раз в секунду. Обратное преобразование звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потри информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи получается не вполне удовлетворительным. Но это достаточно компактный метод, он начал использоваться, когда ресурсов вычислительной техники было недостаточно.

2. Метод таблично-волнового синтеза (Wave-Table) состоит в следующем. Где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для различных музыкальных инструментов. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, параметры среды, в которой происходит звучание и др. Так как в качестве образца использовались реальные звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза получается достаточно высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов [11, c. 123].

В заключение данной главы можно сделать вывод, что:

1. Представления данных в информационных системах многообразно. Все многообразие окружающей нас информации можно классифицировать по различным признакам. Информация может быть объективной и субъективной. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создаётся людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

Один из возможных вариантов классификации информации в автоматизированных системах подразделяется наследующие виды:

  • По отношению к объекту: внутренняя информация; внешняя информация.
  • По форме проявления в задачах управления: осведомляющая информация; преобразующая информация; управляющая информация.
  • Связь с целью: синтаксическая информация; семантическая информация; прагматическая информация.
  • По качеству проявления: полезная информация; бесполезная (пустая) информация; дезинформация информация.
  • По содержанию источника информации: информация о состоянии управляемого объекта; информация о внешней среде; информация о целях; информация о других системах и др.

2. Информация в ЭВМ записывается в форме цифрового двоичного кода, т. к. элементы из которых строится память, могут находиться в двух устойчивых состояниях 0 и 1. Двоичное кодирование используется для представления как числовой, так и текстовой, графической, звуковой информации.

Для представления вещественных чисел используется форма чисел с плавающей точкой.

Существуют разные способы кодирования символов. Наиболее распространенной до последнего времени была кодировка ASCII (American Standard Code for International Interchange). При использовании этой кодировки для представления символа используется 1 байт (8 разрядов). Таким образом, имеется возможность закодировать 256 различных символов.

Способ кодирования графических изображений, отображаемых на экране, называют матричным. При этом экран рассматривается как двумерный массив отдельных точек (пикселов). Такой метод кодирования графической информации называется растровым.

Кодирование звуковой информации осуществляется: методом частотных модуляций FM; методом таблично-волнового синтеза (Wave-Table).

Заключение

В результате нашего исследования мы пришли к следующим выводам:

1. Информационная система – система, предназначенная для хранения, поиска и обработки информации, и соответствующие организационные ресурсы (человеческие, технические, финансовые и т. д.), которые обеспечивают и распространяют информацию.

Структуру информационных систем составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Важнейшими принципами построения эффективных информационных систем являются следующие: принцип интеграции; принцип системности; принцип комплексности.

2. Информационные системы классифицируются:

  • По архитектуре: настольные (desktop), или локальные ИС; распределённые (distributed) ИС; файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»); клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).
  • По степени автоматизации: автоматизированные; автоматические.
  • По характеру обработки данных: информационно-справочные; ИС обработки данных.
  • По сфере применения: экономическая; медицинская; медицинская.
  • По охвату задач: персональная; ИС групповая; ИС корпоративная ИС.

3. Представления данных в информационных системах многообразно. Все многообразие окружающей нас информации можно классифицировать по различным признакам. Информация может быть объективной и субъективной. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создаётся людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

Один из возможных вариантов классификации информации в автоматизированных системах подразделяется наследующие виды:

  • По отношению к объекту: внутренняя информация; внешняя информация.
  • По форме проявления в задачах управления: осведомляющая информация; преобразующая информация; управляющая информация.
  • Связь с целью: синтаксическая информация; семантическая информация; прагматическая информация.
  • По качеству проявления: полезная информация; бесполезная (пустая) информация; дезинформация информация.
  • По содержанию источника информации: информация о состоянии управляемого объекта; информация о внешней среде; информация о целях; информация о других системах и др.

4. Информация в ЭВМ записывается в форме цифрового двоичного кода, т. к. элементы из которых строится память, могут находиться в двух устойчивых состояниях 0 и 1. Двоичное кодирование используется для представления как числовой, так и текстовой, графической, звуковой информации.

Для представления вещественных чисел используется форма чисел с плавающей точкой.

Существуют разные способы кодирования символов. Наиболее распространенной до последнего времени была кодировка ASCII (American Standard Code for International Interchange). При использовании этой кодировки для представления символа используется 1 байт (8 разрядов). Таким образом, имеется возможность закодировать 256 различных символов.

Способ кодирования графических изображений, отображаемых на экране, называют матричным. При этом экран рассматривается как двумерный массив отдельных точек (пикселов). Такой метод кодирования графической информации называется растровым.

Кодирование звуковой информации осуществляется: методом частотных модуляций FM; методом таблично-волнового синтеза (Wave-Table).

Список литературы

  1. Ахтырченко К.В. Распределенные объектные технологии в информационных системах / К.В. Ахтырченко. – М.: Мир, 2014. – 560 с.
  2. Бахтизин В.В. Технологии разработки программного обеспечения / В.В. Бахтизин. – Минск: БГУИР, 2010. – 267 с.
  3. Бежитский С.С. Распределенные системы обработки информации и управления / С.С. Бежитский. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 140 с.
  4. Бежитский С.С. Эволюционные алгоритмы для автоматизации проектирования распределительных систем обработки информации и управления / С.С. Бежитский. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. – 156с.
  5. Гагарина Л.Г. Технология разработки программного обеспечения / Л.Г. Гагарина. – М.: Форум, ИНФРА-М, 2008. – 400 с.
  6. Гвоздева Т.В. Проектирование информационных систем: учебное пособие / Т.В. Гвоздева. – Ростов-н/Д: Феникс, 2017 – 508 c.
  7. Демина А.В. Распределенные системы: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки 38,03,05 Бизнес-информатика / А.В. Демина. – Саратов: Саратовский социально-экономический институт (филиал] РЭУ им. Г.В. Плеханова, 2018. – 108 с.
  8. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем / М.Р. Когаловский. – М.: ДМК Пресс: Компания АйТи, 2016. – 317 с.
  9. Найханова Л.В. Распределенная обработка данных: курс лекций / Л.В. Найханова. – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2001. – 122 с.
  10. Таненбаум Э.М. Распределенные системы. Принципы и парадигмы / Э.М. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2013. – 877 с.
  11. Телков А.Ю. Распределенные системы обработки информации / А.Ю.Телков. – М.: Бек, 2015. – 254 с.
  12. Топорков В.В. Модели распределенных вычислений / В.В. Топорков. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 320 с.
  13. Царев Р.Ю. Основы распределенной обработки информации / Р.Ю. Царев. – М.: Бек, 2016. – 271 с.
  14. Цимбал А.А. Технологии создания распределенных систем / А.А. Цимбал. – СПб.: Питер, 2012. – 324 с.
  15. Храпский С.Ф. Распределенная обработка информации (РОИ) / С.Ф. Храпский. – М.: Высшая школа, 2013. – 343 с.
  16. Чернышева Г.Ю. Информационные технологии / Г.Ю. Чернышева. – СПб.: Питер, 2014. – 329 с.
  17. Эндрюс Г.Р. Основы многопоточного, параллельного и распределенного программирования / Г.Р. Эндрюс. – М.: Вильямс, 2015. – 512 с.
  18. Якобсон А. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения / А. Якобсон. – СПб.: Питер, 2012. – 497 с.